Wybrane wiadomości o prądzie.
Od roku 1799, w którym to Volta, opierając się na doświadczeniach Galvaniego, zbudował baterię ogniw elektrochemicznych jako pierwsze źródło energii elektrycznej, rozpoczyna się okres dynamicznego wkraczania elektrotechniki zarówno w codzienne życie człowieka, jak i we wszystkie dziedziny życia gospodarczego.
Elektrotechnika to nauka zajmująca się zjawiskami elektrycznymi i elektromagnetycznymi oraz praktycznym ich wykorzystaniem.
Do przedstawienia pełnej charakterystyki towaroznawczej wyrobów elektrotechnicznych są potrzebne podstawowe wiadomości o prądzie, prezentowane na lekcjach fizyki.
Zjawisko elektryczności można wyjaśnić, opierając się na wiadomościach o budowie materii. Materia jest zbudowana z atomów, każdy atom zaś składa się z elektronów krążących po powłokach, tzw. warstwach elektronowych, oraz z protonów i neutronów, wchodzących w skład jądra.
Jak wiadomo elektron, to elementarna cząstka materii obdarzona ładunkiem ujemnym. W określonych warunkach elektrony niektórych atomów (np. metali), słabo związane z jądrem, mogą przechodzić z jednego atomu do drugiego. Elektrony takie zostały nazwane elektronami swobodnymi. Ciała, w których mogą powstawać elektrony swobodne, noszą nazwę przewodników, natomiast ciała, w których nie powstają elektrony swobodne nazywa się dielektrykami (nieprzewodniki). Miejsce pośrednie zajmują półprzewodniki, takie jak np. german (Ge), krzem (Si), które znalazły zastosowanie w elektronice.
Zjawisko fizyczne, polegające na uporządkowaniu poruszających się lub zmieniających w czasie ładunków elektrycznych, nazywa się prądem elektrycznym (I, i).
Za kierunek prądu umownie przyjęto kierunek poruszania się ładunków dodatnich; jednostką natężenia prądu elektrycznego jest amper (1A). W zależności od przebiegu prądu w czasie wyróżnia się:
• prąd stały (o symbolu graficznym — ), tj. taki, w którym w dowolnie małych odstępach czasu przepływają w stałym kierunku jednakowe ładunki elektryczne;
• prąd zmienny (o symbolu ~), tj. okresowo zmieniający swój kierunek.
Prądu elektrycznego nie można bezpośrednio zaobserwować, ale można dostrzec inne zjawiska, towarzyszące jego przepływowi, np. świecenie, efekty cieplne.
Ruch cząstek, a wraz z nimi ładunków elektrycznych ujemnych, powoduje powstanie w ich przestrzeni pola elektromagnetycznego (dwa pola składowe). Jedną z podstawowych wielkości charakteryzujących to pole jest natężenie pola elektromagnetycznego E, jednostką zaś jest wolt na metr (V/m).
Przemieszczenie ładunków na pewnej drodze wymaga wykonania określonej pracy. Stosunek wykonanej pracy do danego ładunku nazywa się napięciem elektrycznym i oznacza literą U. Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt (IV). Do pomiaru prądu elektrycznego i napięcia służą urządzenia pomiarowe, takie jak: amperomierz, woltomierz lub miernik uniwersalny.
Oprócz wymienionych już podstawowych parametrów prądu elektrycznego, przy charakterystyce wyrobów elektrotechnicznych należy jeszcze koniecznie wymienić: częstotliwość drgań elektrycznych, mierzonych w hercach (Hz), oraz moc. Stosunek wykonanej pracy (energii) przez prąd elektryczny do czasu nazywa się mocą i oznacza literą P. Jednostką mocy jest wat (IW), jednak w praktyce posługujemy się kilowatem (1kW = 1000W).
Energia może występować w wielu postaciach, np. mechanicznej, cieplnej, chemicznej, świetlnej, jądrowej i elektrycznej, które mogą być przekształcane jedna w drugą, w różnych typach przetworników. W układzie SI jednostką energii elektrycznej jest kilowatogodzina (1kWh = 3,6 •106 J ).
W pracy sprzedawcy wyrobów elektrotechnicznych bardzo istotna jest znajomość znaczenia symboli występujących na sprzedawanych towarach.
Napięcie znamionowe UN — jest to napięcie, na które urządzenie zostało zbudowane. Podobnie definiuje się prąd znamionowy i moc znamionową urządzenia.
Symbole graficzne stosowane na urządzeniach elektronicznych, z którymi najczęściej można się spotkać, to:
— prąd stały —
— prąd zmienny ~
— uwaga niebezpieczeństwo ϟ
| Do podstawowych wielkości fizycznych, które musi znać sprzedawca należą: | ||||||||||||||||||
|
Przyrządy elektrotechniczne powinny być tak zaprojektowane i wykonane, aby podczas normalnego użytkowania działały bezpiecznie i nie stwarzały zagrożenia dla ludzi ani otoczenia. Musi być zapewniona absolutnie wystarczająca ochrona przed przypadkowym dotknięciem części, znajdujących się pod napięciem. Izolacja musi być wykonana zgodnie z wymaganiami dla odpowiedniej klasy ochrony. Pokrywy urządzeń elektrotechnicznych nie powinny mieć otworów innych, niż niezbędne do użytkowania, wynikające z projektu technicznego. W normalnych warunkach pracy przyrządy nie powinny się nadmiernie nagrzewać. Wszystkie urządzenia pracujące pod napięciem powinny być zabezpieczone przed wilgocią. Przypadkowa zmiana nastawienia regulatora termostatycznego lub innego urządzenia sterującego nie może zmniejszyć bezpieczeństwa użytkowania wyrobu elektrotechnicznego.